针对存在纵坡条件下的隧道掌子面稳定性和失稳破坏问题，采用高阶塑性变形单元上限有限元法开展多参数影响正交计算分析，获得临界加载系数N_cr上限解图表与拟合公式及以耗散能密度表征的破坏模式规律。研究表明：① 纵向坡度对掌子面稳定性有不可忽视的影响，上坡（坡度角θ=10°）方向对应N_cr值小于平坡条件下4.5%~23.1%，内摩擦角φ越大相对降低量越大；② N_cr随φ增加而逐渐增大，φ较大时需考虑剪胀效应对稳定性的影响；③ 失稳临界状态发生时隧道掌子面由两条主要剪切带、三角形刚性运动楔形区和前方塑性区组成，上坡条件下（θ=10°）剪切带和塑性区旋转，剪切带与塑性区路径、范围减小，从而掌子面稳定性变差。